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基于异质结结构氧化锌薄膜晶体管的高透明表面等离子体增强可见光探测器

DOI：10.3390/ma12213639 期刊：Materials 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 通过喷雾热解法在掺氟氧化锡衬底上制备了具有可见光探测能力的高透明氧化锌（ZnO）基薄膜晶体管（TFT），其金纳米颗粒（AuNPs）作为功能组分。喷雾沉积的ZnO沟道层厚度约15纳米，且随喷涂次数增加呈线性增厚。当衬底与喷嘴间距为20厘米时，ZnO薄膜沟道层比10厘米间距时明显更光滑，表面粗糙度显著降低至1.84纳米。最终形成的ZnO与AuNPs异质结纳米杂化结构利用等离子体能量检测作为电信号，构成了理想的可见光探测器组合。该ZnO基TFT将局域表面等离子体能量转化为电信号，从而扩展了光探测器材料的宽禁带范围以实现可见光波长探测。光电晶体管在1.26、12.6和126 pM的金纳米颗粒浓度下，随着AuNP密度增加呈现导通电流升高现象，在施加栅极和漏极电压时分别达到3.75、5.18和9.79×10??安培值。此外，阈值电压（Vth）也随AuNP密度增加向负值方向漂移。
作者： Cheng-Jyun Wang，Hsin-Chiang You，Kuan Lin，Jen-Hung Ou，Keng-Hsien Chao，Fu-Hsiang Ko
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究具有金纳米粒子（AuNPs）的高透明氧化锌（ZnO）基薄膜晶体管（TFTs）的制备及其在可见光探测中的性能。

研究成果

该研究成功展示了利用金纳米颗粒(AuNPs)制备高透明氧化锌基薄膜晶体管(TFTs)用于可见光检测。喷涂沉积技术被证明能有效实现半导体氧化锌沟道层的大规模沉积，在基板-喷嘴距离20厘米时达到最佳性能。金纳米颗粒的集成能将等离子体能量转化为电信号，将检测范围扩展至可见光波段。该方法为开发低成本、高性能的光电探测器提供了可行途径。

研究不足

该研究的局限性包括：依赖喷涂沉积技术来实现薄膜均匀性，以及需要精确控制金纳米颗粒（AuNP）浓度以优化光电探测器性能。

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